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金属表面处理之磷化处理的行业现状和磷化原理
编辑:开思新材料(苏州)有限公司  上传时间:2021-04-16 浏览:839 次

 化学处理广泛应用于金属防腐、涂装前处理、表面润滑以及表面精饰等领域。它作为其中一种重要的表面处理技术,常用的化学处理方法有三种:氧化、钝化和磷化

  磷化即金属铁、锌、铝及其合金在酸性磷酸盐溶液中进行化学反应,形成非金属或非导体转化膜的一个过程,这种转化膜的作用:①用于金属表层的预调整,方便金属成型加工;②用于金属表面的预处理,以便涂装,且可以防止涂层下的腐蚀;③提高防腐性能,为蜡和防锈油提供良好的底层;④用于金属表层的预处理,以便喷塑。

  迄今为止,磷化层应用Z广泛的是作为涂装底层以及和各种涂料的配合使用,以延长涂层的使用寿命。此外,磷化处理技术在涂装行业起着巨大的推动作用。

表面磷化处理技术国内外研究现状

  传统磷化工艺迄今已有近140年的历史,磷化在整个金属表面处理中起着关键作用。英国人Coslett于1906年申请了diyi个铁盐磷化专利,将铁屑溶于磷酸中制得磷化剂。接着,又有了锰系和锌系磷化等。

  我国的磷化技术起步较晚,但经过多年的发展与不懈努力,在磷化技术的配方、工作机理等方面亦取得了较大进展,但技术含量较高、难度较大的表面处理技术仍然采用国际产品。

  有学者对品粒细化剂的研究表明:加入钦盐进行表面调整,可加快磷化速度,减少磷化时间,对晶粒的细化有一定作用。重金属离子加入到磷化液本体后,可提供磷化过程的成核结晶点,可提高磷化速度并细化晶粒,

  有学者的研究表明:磷化时间达到30s时,浸蚀后暴露出了原始组织中的缺陷和无定形沉淀。延长磷化时间,无定形沉淀加倍增加,进而形成膜层。

  有学者的实验结果表明:磷化膜结晶形貌中锌的含量是有影响的,发现低锌含量磷化膜的形态并不具有像针一样的精细结构,而是球状或颗粒状结构。

表面磷化处理的原理

  磷化处理材料的主要成分为磷酸二氢盐(锌、锰、铁等金属),磷化过程通常在磷酸二氢盐的水溶液中进行。磷酸二氢盐的水溶液发生水解,将产生游离磷酸:

3Me(H2PO4)2=Me3(PO4)2+4H3PO4

  游离磷酸同被磷化金属表面的金属反应,并放出氢气,以钢铁为例,反应为:

Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2

  反应释放出来的氢气被吸附在金属表面,从而阻止磷化膜结晶的形成。为加快反应速度,磷化液中一般都要加入氧化剂和催化剂以去除氢气。以亚硝酸钠为催化剂为例,亚硝酸盐分解产生NO2,NO2可使金属表面的氢气氧化生成水,同时将部分亚铁离子Fe2+氧化为Fe3+,铁离子和磷酸根反应生成FePO4瘀渣沉淀,反应为:

Fe+H2PO4+NO2=FePO4+H2O+NO↑

  上述反应降低了溶液的酸度,当PO43-与溶液中的金属离子(Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+等)的浓度达到溶度积常数时,就会在金属表面形成磷酸盐沉淀,即磷化膜,反应式为:

3Fe2++2PO43-→Fe3(PO4)2

  随着金属表面上磷酸盐的沉淀,磷化反应也随之减慢,当整个表面被磷化膜全部覆盖后,磷化过程结束。磷化瘀渣的主要成分FePO4,磷化膜的主要成分是Me3(PO4)2、H2O,也有少量的氧化铁和FePO4

      以上是磷化处理技术在国内工业行业的前景分析及磷化化学反应处理原理,希望对大家有帮助。


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